WO2016180779A1 - Optoelektronischer halbleiterchip - Google Patents

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WO2016180779A1
WO2016180779A1 PCT/EP2016/060333 EP2016060333W WO2016180779A1 WO 2016180779 A1 WO2016180779 A1 WO 2016180779A1 EP 2016060333 W EP2016060333 W EP 2016060333W WO 2016180779 A1 WO2016180779 A1 WO 2016180779A1
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trench
layer
blocking element
terminal contact
semiconductor layer
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PCT/EP2016/060333
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Fabian Kopp
Attila Molnar
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
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    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector

Definitions

  • Optoelectronic semiconductor chip The invention relates to an optoelectronic
  • Semiconductor chip in particular a radiation-emitting optoelectronic semiconductor chip such as an LED chip.
  • a radiation-emitting optoelectronic semiconductor chip such as an LED chip.
  • optoelectronic semiconductor chips such as, for example, LED chips
  • the blocking element is on the
  • Terminal contact can therefore be mechanically damaged during chip production, for example, be scratched. As a result of the material damage, this leads to an increased degradation in the operation of the optoelectronic semiconductor chip.
  • An object of the invention is to provide an improved
  • Optoelectronic semiconductor chip at least one n-doped semiconductor layer and at least one p-doped
  • An active layer is arranged between the n-doped semiconductor layer and the p-doped semiconductor layer.
  • the p-doped semiconductor layer is electrically contacted by means of a p-terminal contact. Below the p-terminal contact a trench is arranged. The trench extends at least partially into the p-doped
  • a blocking element is at least between the p-doped semiconductor layer and / or n-doped
  • the blocking element is at least partially disposed below the p-terminal contact and at least partially within the trench.
  • the blocking element electrically isolated.
  • the blocking element prevents a direct current flow between the p-terminal contact and the p- and / or n-doped semiconductor layers and / or the active layer.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises at least one n-doped semiconductor layer and at least one p-doped semiconductor layer
  • Semiconductor chips are preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material may preferably be based on a nitride compound semiconductor material.
  • "Based on a nitride compound semiconductor material” in the present context means that the semiconductor layer sequence or at least one layer thereof is a III-nitride compound semiconductor material, preferably In x AlyGa ] __ x _yN includes, where 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1. This material does not necessarily have a
  • the optoelectronic semiconductor chip includes an active layer with at least one pn junction and / or with one or more quantum well structures. In operation of the
  • a wavelength of the radiation is preferably in the ultraviolet and / or
  • the optoelectronic semiconductor chip is a light-emitting diode, or LED for short.
  • the semiconductor chip is then preferably configured to emit blue light or white light.
  • the p-doped semiconductor layer is by means of a p-terminal contact
  • the p-terminal contact forms the p-contact of the optoelectronic
  • the p-terminal contact may be, for example a bonding pad and / or one or more contact webs
  • the p-terminal contact may in particular be arranged within a trench within the semiconductor layers, for example the n- and / or p-doped semiconductor layer.
  • Radiation exit surface means here and below that the p-terminal contact directly or indirectly in electrical and / or mechanical contact on the
  • Radiation exit surface is arranged.
  • Radiation exit surface means in particular the
  • a trench is arranged below the p-terminal contact.
  • the trench extends at least partially into the p-doped semiconductor layer.
  • the trench extends from the p-doped semiconductor layer via the active layer into the n-doped semiconductor layer.
  • the fact that the trench at least partially extends into the corresponding semiconductor layer means here and in the following that at least one partial area, in particular a base area of the trench, enters into this
  • the trench may extend to a substrate on which the p-doped and n-doped semiconductor layers are arranged.
  • the trench extends into the substrate.
  • the trench extends into the substrate up to a maximum of 5 ⁇ m.
  • the trench may have a depth greater than or equal to 50 nm and less than or equal to 15 ym.
  • the trench may have a depth of 100 nm to 3000 nm. If the trench extends as far as the substrate, the trench may have a depth of 6 to 15 ⁇ m, for example 9 ⁇ m.
  • Trenching is understood here and below to mean a recess in the optoelectronic semiconductor chip which has a width-to-length ratio of at least 1: 5, in particular 1:10 or 1:15.
  • the trench can be created by dry etching in the semiconductor layers.
  • the trench is a mesa trench, ie a trench etched deeper into the n-type semiconductor layer.
  • the p-terminal contact has a maximum height in cross-section.
  • the p-terminal contact within the trench is arranged in the trench up to half of its maximum height, in particular up to two thirds of its maximum height.
  • the p-terminal contact protrudes a maximum of half to one third of its maximum height out of the trench.
  • the p-terminal contact is disposed entirely within the trench. This causes the p-terminal contact to be hidden in the trench and thus protected from mechanical damage during manufacture.
  • the p-terminal contact may have a maximum height in cross-section, with the p-terminal contact protruding beyond the trench up to a maximum of two-thirds of this maximum height.
  • the p-terminal contact may have a maximum height in cross-section, with the p-terminal contact protruding beyond the trench up to a maximum of two-thirds of this maximum height.
  • the transparent, electrically conductive layer is arranged between the p-doped semiconductor layer and the p-terminal contact.
  • the transparent, electrically conductive layer is directly in direct electrical
  • the transparent, electrically conductive layer extends in the lateral direction next to the
  • Blocking element via the p-doped semiconductor layer and within the trench via the blocking element Blocking element via the p-doped semiconductor layer and within the trench via the blocking element. In this way, the p-terminal contact and the p-doped
  • the transparent, electrically conductive layer may be transparent to emitted radiation.
  • the transparent, electrically conductive layer may be outside the
  • Blocking element cover a comparatively large proportion of the p-type semiconductor layer.
  • the transparent, electrically conductive layer covers the
  • electrically conductive layer preferably contains a transparent, conductive oxide (TCO Transparent Conductive Oxide), such as ITO.
  • TCO Transparent Conductive Oxide such as ITO.
  • TCO Transparent, electrically conductive oxides
  • metal oxides such as zinc oxide, tin oxide
  • ITO indium oxide
  • AZO aluminum zinc oxide
  • Metal oxygen compounds such as ZnO, SnO 2 or ⁇ 2 ⁇ 3 also include ternary metal oxygen compounds such as Zn 2 SnO 2, Cd Sn 3, Zn SnO 3, Mngln 20zi, GalnO 3, 2 ⁇ or In 4 Sn 30, 2 or mixtures of different transparent, conductive oxides into the group of TCOs.
  • TCOs do not necessarily correspond to one
  • stoichiometric composition and may also be p- or n-doped.
  • the embodiment is overmoulded
  • Be arranged blocking element wherein the transparent, electrically conductive layer directly adjacent mechanically to the p-terminal contact and the blocking element.
  • optoelectronic semiconductor chip has a blocking element which is arranged between the p-doped semiconductor layer and the p-type semiconductor layer. Connection contact is arranged.
  • the blocking element is disposed within the trench and extends at least partially into the p-doped semiconductor layer. In accordance with at least one embodiment, the blocking element extends at least partially onto the p-doped one
  • the blocking element covers the trench edges, ie the transition region of the
  • Radiation exit surface of the p-type semiconductor layer in the interior of the trench Radiation exit surface of the p-type semiconductor layer in the interior of the trench.
  • Element is arranged. In this case, further layers and / or elements can then be arranged between the one or the other layer or between the one and the other element.
  • Blocking element, the transparent, electrically conductive layer and the p-terminal contact at least partially disposed within the trench.
  • the blocking element and the electrically conductive layer extend in particular additionally at least partially, that is partially, on the p-doped semiconductor layer. "At least partially disposed within the trench” means here and below that Subregions of elements or layers within the
  • Trench are arranged, with other parts of the
  • the p-type terminal contact and / or the blocking element do not project beyond the trench in cross-section.
  • the p-terminal contact is in particular arranged completely in the trench. In other words, the p-terminal contact "hides" within the
  • Trench thus does not dominate the radiation exit surface of the p-type semiconductor layer.
  • the "buried" p-terminal contact can thus be protected against mechanical damage during manufacture. Furthermore, the
  • the blocking element extends into the n-doped semiconductor layer within the trench.
  • the trench is potted with the blocking element.
  • a blocking element can be produced with a large thickness in cross section. This is particularly advantageous for p-terminal contacts with a high absorption coefficient, for example rhodium compared to silver, since this high absorption coefficient can be easily compensated with a thick blocking element. That "the blocking element with shed the trench is "here and in the following
  • Blocking element is filled.
  • the trench may be completely filled with the blocking element.
  • “casting” may also mean that at least the
  • Blocking element are covered.
  • individual layers of the blocking element are thereby deposited until the trench is at least partially filled with the blocking element.
  • the blocking element may be formed as a layer.
  • the layer can have a uniform layer thickness
  • the uniform layer thickness can be from 80 nm to 1000 nm,
  • the trench has side flanks and a base surface, in which case the blocking element as a layer directly covers both the side flanks and the base surface of the trench.
  • the transparent, electrically conductive layer can be arranged directly downstream at least within the trench.
  • the p-terminal contact may be disposed within the trench.
  • the trench may be potted with the p-terminal contact and be in direct contact with the transparent, electrically conductive layer. Alternatively or additionally, the p-terminal contact as a metal bar
  • Blocking element at least three layers. At least one first dielectric layer is made of a first one
  • At least one second dielectric layer is made of one second dielectric material having a refractive index n2> nl formed.
  • the first dielectric material has
  • the second dielectric material has a high refractive index, preferably nl ⁇ 1.7, and the second dielectric material has a high
  • the blocking element functions as an interference layer system whose reflection-increasing effect is based on multiple reflections at the interfaces between the dielectric layers having the different refractive indices n1, n2.
  • the active layer is for emitting radiation with a
  • the blocking element may have at least three layers, wherein the at least first dielectric layer is the lowermost layer, that is to say the corresponding one
  • Blocking element is. For the thickness dl of the first
  • the thickness d2 1 ⁇ / 4.
  • the thickness of the at least one first dielectric layer 0.7 ⁇ / 4 ⁇ nl * dl ⁇ 1.3 ⁇ / 4 and for the thickness of the at least one second dielectric layer 0.7 ⁇ / 4 ⁇ n2 * d2 ⁇ 1.3 ⁇ / 4.
  • the optical thickness nl * dl of the first dielectric layer 0.7 ⁇ / 4 ⁇ nl * dl ⁇ 1.3 ⁇ / 4.
  • nl * dl of the second dielectric layer is approximately equal to one quarter of the dominant wavelength. This is one way to achieve high reflection by interference in the blocking element.
  • the blocking element is formed as a single layer.
  • the blocking element is formed as a single layer.
  • a DBR mirror contains a periodic sequence of
  • the layer thickness of the blocking element is not limited, since overmolding of a subsequent transparent, electrically conductive layer is not critical.
  • the blocking element is designed as a multilayer having a high reflection coefficient.
  • the absorption coefficient of the p-type terminal has no significant influence on the brightness of the LED, and a metal may be used for the p-type terminal having a low sheet electrical resistance and / or a low series electrical resistance, such as gold, copper, Titanium or a gold-copper alloy.
  • the layer thickness of the blocking element is not limited, since overmolding of a subsequent transparent, electrically conductive layer is not critical.
  • the blocking element is designed as a multilayer having a high reflection coefficient.
  • the absorption coefficient of the p-type terminal has no significant influence on the brightness of the LED, and a metal may be used for the p-type terminal having a low sheet electrical resistance and / or a low series electrical resistance, such as gold, copper, Titanium or a gold-copper alloy.
  • the blocking element can for Example by atomic layer deposition (ALD, Atomic Layer
  • the blocking element or by a CVD method, in particular PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), are deposited.
  • PECVD Pulsma Enhanced Chemical Vapor Deposition
  • Paint mask which is used as an etching mask, by a
  • the blocking element can, for example, by
  • the structuring can be carried out for example by a lift-off method, in which the blocking element is deposited in a window of a mask layer and the material deposited on the mask layer is lifted off again with the mask layer.
  • the lateral sidewall is a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall surface potential.
  • Expansion of the trench in side view and cross section at least partially larger than the lateral extent of the p-terminal contact.
  • the lateral sidewall is a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall formed from a lateral sidewall surface potential.
  • the lateral extent of the blocking element is at most 20 ym, in particular between 8 ym to 15 ym or preferably at most 12 ym greater than the lateral extent of the p-terminal contact.
  • the blocking element can first be applied over the whole area to the p-doped semiconductor layer and then photolithographically patterned in conjunction with an etching process.
  • Blocking element coated In particular, too
  • Portions on the p-type semiconductor layer leading out of the trench are coated with the blocking element.
  • the blocking element is electrically insulated.
  • Optoelectronic semiconductor chip on an N-terminal contact The n-terminal contact electrically contacts the at least one n-doped semiconductor layer.
  • n-terminal contact is advantageous in this case not one
  • the second transparent, electrically conductive layer may be the transparent
  • the p-terminal contact and / or the n-terminal contact has at least one of the metals gold, silver, titanium, platinum, palladium, copper, nickel, indium, rhenium, rhodium, tungsten, chromium or aluminum.
  • the p- and / or n-terminal contact can be deposited, for example, by evaporation or sputtering.
  • Example a gold-copper alloy, on.
  • the second trench may be arranged below an n-terminal contact.
  • the second trench is arranged at least partially below an n-terminal contact.
  • the second trench extends at least partially through the p-doped
  • a second blocking element is arranged between the n-doped semiconductor layer and the n-terminal contact.
  • the second blocking element may be arranged at least partially within the second trench. According to at least one embodiment, the
  • Optoelectronic semiconductor chip at least one n-doped semiconductor layer, at least one p-doped
  • n-doped semiconductor layer Semiconductor layer and between the at least one n-doped semiconductor layer and the at least one p-type semiconductor layer disposed active layer.
  • the n-doped semiconductor layer is electrically contacted by means of an n-terminal contact. Below the n-terminal contact is a trench, in the following second
  • the second trench extends
  • a blocking element hereinafter referred to as the second blocking element.
  • the second blocking element is at least partially disposed within the second trench.
  • the second blocking element isolates electrically.
  • the trench has side flanks which are covered with the blocking element, in particular directly.
  • the blocking element has
  • Thickness dl of the at least one first dielectric layer nl * dl ⁇ 0.7 ⁇ / 4 and for the thickness d2 of the at least one second dielectric layer n2 * d2> 0.7 ⁇ / 4 applies.
  • Optoelectronic semiconductor chip on a passivation layer Optoelectronic semiconductor chip on a passivation layer.
  • the passivation layer overlaps in lateral
  • Blocking element Alternatively or additionally, the
  • Passivation layer in lateral extent cover at least the n-terminal contact and the second blocking element.
  • the passivation layer thus protects the n- and / or p-terminal contact from external influences, for example against atmospheric moisture.
  • the passivation layer is formed of silicon dioxide. Silica is insulating, cheap, stable and transparent.
  • between the p-doped semiconductor layer and the blocking element at least partially a transparent, electrically conductive
  • the transparent, electrically conductive layer and the p-type semiconductor layer.
  • Intermediate layer preferably covers the p-doped semiconductor layer over the whole area.
  • the intermediate layer covers only the surface of the p-doped semiconductor layer sequence, but not the side edges and / or the base surface of the trench.
  • the transparent, electrically conductive intermediate layer can at least partially directly adjoin the transparent, electrically conductive layer. In other areas of the transparent, electrically conductive intermediate layer may be arranged directly downstream of the blocking element and the blocking element directly downstream of the transparent, electrically conductive layer. For example, it is possible for the transparent, electrically conductive layer to overmesh the blocking element so that it laterally adjoins the transparent, electrically conductive intermediate layer next to the blocking element. In this way, an electrically conductive connection between the p-terminal contact and the transparent, electrically
  • the p- and / or n-terminal contact is encapsulated.
  • the p- and / or n-terminal contact is encapsulated by a barrier layer.
  • Subordinate can be another encapsulation layer
  • the barrier layer encapsulates the p- and / or n-terminal contact and the further encapsulation layer encapsulates both the second blocking element and / or blocking element and the p- and / or n-terminal contact.
  • the inventors have found that by using a trench in a semiconductor layer sequence
  • Blocking element can be introduced there.
  • a higher layer thickness of the blocking element can be generated.
  • the p and / or n contact can be introduced within the trench.
  • Terminal contacts within the trench the absorption at the side surfaces of the "buried" terminal contacts
  • Figure 1 is a schematic plan view and side view
  • Figures 2 to 4 is a schematic side view of a
  • Optoelectronic semiconductor chip 100 according to an embodiment, and Figures 5 to 15 are each a schematic side view
  • Figure 1 shows a schematic side view
  • Semiconductor chip has a substrate 1. Subordinate to the substrate 1 is an n-doped semiconductor layer 3, an active layer 4 and a p-doped semiconductor layer 5. The p-doped semiconductor layer 5 is followed by a blocking element 6. The blocking element 6 is on the
  • Radiation exit surface of the p-doped semiconductor layer 5 is arranged.
  • the blocking element 6 is followed by a transparent, electrically conductive layer 7.
  • transparent, electrically conductive layer 7 is arranged downstream of a p-terminal contact.
  • the transparent, electrically conductive layer 7 is arranged, the p-terminal contact 8 and the p-doped
  • Layer 7 has a thin layer thickness of approximately 100 nm.
  • the edges of the blocking element 6 (represented by the circle 18) taper toward the transparent, electrically conductive layer 7. This causes an increased height at these points Current density is generated. This leads to material damage during operation.
  • Figure 2 shows a schematic side view of a
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 has a substrate 1.
  • the substrate 1 is preferably a substrate suitable for growing a nitride compound semiconductor material.
  • the substrate 1 may be a sapphire substrate.
  • Example Si, SiC or GaN have.
  • Substrate 1 is followed by a buffer layer 2.
  • Buffer layer 2 may be for example
  • Aluminum nitride exist or have these materials.
  • the buffer layer 2 is arranged downstream of an n-doped semiconductor layer 3.
  • the n-doped semiconductor layer 3 is an active layer 4, in particular a
  • Radiation-emitting active layer is, downstream.
  • the active layer 4 may be formed, for example, as a pn junction as a double heterostructure, as a single quantum well structure or as a multiple quantum well structure.
  • Designation Quantum well structure includes any
  • the active layer 4 is followed directly by a p-doped semiconductor layer 5.
  • At least the p-doped semiconductor layer 5 has a trench 10. In particular, the trench via the p-doped semiconductor layer 5 through the active layer 4 in the n-doped
  • Semiconductor layer 3 extend.
  • the trench 10 is arranged below a p-terminal contact 8.
  • the p-type terminal 8 and the p-type semiconductor layer 5 are electrically contacted. In particular, both are
  • transparent, electrically conductive layer 7 comprises or consists in particular of indium tin oxide.
  • the blocking element 6 fills the trench
  • the blocking element 6 electrically insulates.
  • the blocking element 6 prevents a direct, so
  • the trench 10 may be configured in cross section in the form of a rectangle or trapezium. By arranging the blocking element 6 within the trench 10, a thicker blocking element 6 can be used, compared with a blocking element 6 which, as in FIG.
  • the transparent, electrically conductive element 6 By arranging the blocking element 6 within the trench 10, the transparent, electrically conductive
  • Semiconductor layer 5 are arranged. Thus, no increased current densities are generated at the edges of the blocking element, thus avoiding material damage during operation.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 has an n-terminal contact 9.
  • the n-terminal contact 9 contacts at least the one n-doped semiconductor layer 3.
  • the p-terminal contact 8 and the n-terminal contact 9 are in particular metallic layers, which have at least one metal or at least one metal alloy. It is also possible for the p-terminal contact 8 and / or the n-terminal contact 9 to consist of several partial layers
  • metals gold, silver, titanium, aluminum or copper are selected from the metals gold, silver, titanium, aluminum or copper. These metals are for example deposited by vapor deposition or sputtering.
  • the p-terminal contact 8 advantageously does not directly adjoin the p-doped semiconductor layer 5.
  • electrically conductive layer 7 advantageously cover a large area of the surface of the p-doped semiconductor layer 5 and in this way produce a good current spreading in the semiconductor layer sequence 3, 4, 5.
  • the transparent, electrically conductive layer 7 preferably covers at least half the surface of the p-doped semiconductor layer 5.
  • the blocking element 6, which is arranged at least partially in the p-doped semiconductor layer 5, has in particular a greater lateral extent than the p-terminal contact 8 on.
  • the lateral extent of the blocking element is 8 ym to 12 ym greater than the lateral extent of the p-terminal contact eighth
  • the blocking element 6 can first be applied over the entire area to the p-doped semiconductor layer 5 and within the trench 10 and then
  • the ditch can by a
  • FIG. 3 shows a schematic side view of an optoelectronic semiconductor chip 100 according to FIG.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 of FIG. 3 differs from FIG. 2 in that the p-terminal contact 8 and the transparent,
  • the trench 10 extends at least into the p-doped semiconductor layer 5.
  • the trench extends from the p-doped semiconductor layer 5 via the active layer 4 into the n-doped semiconductor layer 3.
  • the trench 10 can extend as far as the substrate 1 extend.
  • the blocking element 6 is arranged.
  • the blocking element 6 is formed as a layer.
  • the blocking element 6 covers In particular, the side edges 101 and the base surface 102 of the trench 10.
  • the blocking element 6 may additionally at least partially on the p-doped
  • Semiconductor layer 5 extend. Within the trench 10, the blocking element 6 is directly followed by the transparent, electrically conductive layer 7 directly.
  • the transparent, electrically conductive layer 7 extends over the side flanks 101 of the trench 10 and the
  • Base 102 of the trench 10 also on the p-doped
  • the transparent electrically conductive layer covers at least half of the
  • the p-terminal contact 8 is arranged.
  • the p-terminal contact does not project beyond the p-doped semiconductor layer 5 in cross-section.
  • the p-terminal contact 8 can be hidden within the trench 10 and thus this can be mechanical
  • Terminal contact 8 but also on the side surfaces of the p-terminal contact 8 is determined by the arrangement of the
  • Blocking element 6 reduced. Compared to
  • Comparative example of FIG. 1 therefore does not require passivation of the p-terminal contact in order to protect it from mechanical damage during the chip process. This saves costs since the passivation on the p-terminal contact 8 can be omitted. Furthermore, the installation and the lack of damage to the p
  • FIG. 4 shows a schematic side view of an optoelectronic semiconductor chip 100 according to FIG.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 of FIG. 4 differs from the optoelectronic one
  • the second trench 12 extends through the p-doped semiconductor layer 5 into the n-doped semiconductor layer 3.
  • the n-terminal contact 9 is arranged within the second trench 12.
  • Blocking element 13 is in each case on the side edges of the
  • Blocking element 13 may additionally extend on the p-type semiconductor layer 5 (not shown).
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a
  • Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 according to one embodiment.
  • Semiconductor chip 100 has an n-doped semiconductor layer 3. Furthermore, the optoelectronic semiconductor chip 100 has an active layer 4 and a p-doped semiconductor layer 5. Below a p-terminal 8 a trench 10 is arranged. The trench 10 has a larger lateral
  • the trench is potted with the blocking element 6.
  • the blocking element 6 additionally protrudes beyond the trench 10 and extends at least
  • the transparent, electrically conductive layer 7 covers both the p-doped semiconductor layer 5 and the blocking element 6 and contacts the p-type semiconductor layer 5. Terminal contact 8 with the p-type semiconductor layer 5.
  • the trench 10 may have shallow or deep edges.
  • the blocking element 6 may consist of at least one dielectric material or comprise at least one dielectric material.
  • the blocking element 6 can also be designed as a layer.
  • the blocking element 6 can as
  • An optoelectronic semiconductor chip 100 according to FIG. 5 has the advantage that a thick blocking element 6 can be used. Thus, the reflection coefficient can be increased.
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a section of an optoelectronic semiconductor chip 100 according to an embodiment.
  • the section of FIG. 6 essentially corresponds to the optoelectronic one
  • an opto-electronic Semiconductor chip 100 is provided which has a buried n-terminal contact 8.
  • Reflection coefficient can be increased and the absorption at the bottom and the side surfaces or edges of the p-terminal contact can be reduced.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a
  • FIG. 7 differs from the optoelectronic semiconductor chip 100 of FIG. 6 in that the p-terminal contact 8 does not differ
  • the p-terminal contact may project beyond the transparent, electrically conductive layer 7.
  • Blocking element 6 increases the reflection coefficient and thus reduces the absorption not only below the
  • the p-type terminal contact has a trapezoidal shape or inverted cake box shape when seen in cross-section.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a
  • FIG. 8 differs from FIG. 7 in that a p-bonding ball is arranged downstream of the p-terminal contact.
  • the p-bonding ball has a direct electrical and / or mechanical contact with the transparent, electrically conductive layer 7 and the p-terminal contact 8.
  • the p-bond pad area and thus the absorbing metal volume in the optoelectronic semiconductor chip 100 can be reduced.
  • the p-bonding ball is not arranged symmetrically in cross-section to the symmetry axis of the trench, but asymmetric. This means that in particular the p-bond ball with at least one
  • Layer 7 is in direct mechanical contact.
  • the shearing force is not critically reduced because the p-type bonding ball is supported by at least the transparent electrically conductive layer 7.
  • FIG. 9 shows a schematic side view of a
  • FIG. 9 differs from FIG. 7 in that the optoelectronic semiconductor chip 100 additionally has a passivation 11.
  • the passivation 11 is arranged in particular locally, so extends over The p-type contact 8.
  • the passivation 11 is or comprises at least one dielectric material, for example silicon dioxide.
  • the passivation 11 may be formed as a single layer or as multiple layers. In particular, the multiple layers have different
  • FIG. 10 shows a schematic side view of a
  • Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 according to one embodiment.
  • Semiconductor chip 100 of FIG. 10 differs from the optoelectronic semiconductor chip of FIG. 6 in that it has an additional transparent, electrically conductive intermediate layer 71.
  • the additional transparent, electrically conductive intermediate layer 71 In particular, the
  • transparent, electrically conductive intermediate layer 71 on the p-doped semiconductor layer 5 is arranged.
  • the p-doped semiconductor layer 5 and the transparent, electrically conductive intermediate layer 71 are contacted directly electrically and / or mechanically with one another.
  • Intermediate layer 70 to the trench edges of the trench 10 zoom.
  • the transparent, electrically conductive intermediate layer 71 is not disposed within the trench 10.
  • the blocking element 6 may, as shown in FIG. 10, cover the side flanks and the base surface of the trench 10 and additionally extend at least partially on the transparent, electrically conductive intermediate layer 71.
  • the transparent, electrically conductive layer 7 can be arranged on the blocking element 6.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 has a layer sequence in the direction of the radiation exit of n-doped semiconductor layer 3, active layer 4, p-doped semiconductor layer 5, in the region of the trench edges.
  • Transparent, electrically conductive intermediate layer 71 causes the transparent, electrically conductive layer 7 can be contacted well to the p-type semiconductor layer without generating a large electrical resistance.
  • the contact area between the p-terminal contact 8 and the transparent, electrically conductive layer 7 is greatly increased and thus reduces the sheet resistance.
  • the blocking element 6 also increases due to its
  • the reflection coefficient and thus reduces the absorption at the side surfaces of the p-terminal 8. Further, the p-terminal contact is disposed within the trench 10 and thus can be protected from mechanical damage during manufacture.
  • FIG. 11 shows a schematic representation of a
  • Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 according to one embodiment.
  • Semiconductor chip 100 has an n-doped semiconductor layer 3, arranged downstream of an active layer 4, downstream of a p-doped semiconductor layer 5, on.
  • the optoelectronic Semiconductor chip 100 further has a trench 10, which extends over the p-doped semiconductor layer 5 via the active layer 4 into the n-doped semiconductor layer 3.
  • the blocking element 6 may be formed as a layer and the p-doped semiconductor layer 5 at least
  • the blocking element 6 is formed as a layer within the trench and covers the
  • Blocking element 6 is disposed downstream of the trench 10 of the p-terminal contact 8, which as Verguss
  • Terminal contact 8 may be arranged downstream of a barrier layer 15.
  • the barrier layer 15 protects the p-terminal contact 8.
  • the barrier layer 15 can be an encapsulation 16
  • the encapsulation 16 terminates flush on the left-hand side and on the right-hand side of the trench 10 with the p-doped semiconductor layer 5.
  • the encapsulation 16 terminates flush on the left-hand side and on the right-hand side of the trench 10 with the p-doped semiconductor layer 5.
  • Encapsulation formed as a layer.
  • the encapsulation 16 may be arranged downstream of a transparent, electrically conductive layer 7.
  • metals may be used for the p-terminal contact 8, for example silver or copper, which would otherwise have electromigration.
  • Silver has a high reflection coefficient.
  • Copper has a low series resistance.
  • Material for the barrier layer 15 and / or encapsulation 16 metals can be used.
  • a metal with a high reflection coefficient for both a metal with a high reflection coefficient,
  • This can be a Optoelectronic semiconductor chip 100 may be provided which has a p-terminal contact 8 within a trench 10 and thus protects it from mechanical damage during manufacture.
  • the blocking element 6 reduces the absorption at the side surfaces of the p-contact 8. If a material is used as a p-contact with a high reflection coefficient, such as silver, then the thickness of the blocking element 6 and the
  • FIG. 12 shows a schematic side view of a
  • Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 according to one embodiment.
  • Semiconductor chip 100 has an n-doped semiconductor layer 3, an active layer 4 and a p-doped semiconductor layer 5.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 has a trench 12 (hereinafter referred to as the second trench 12) which extends at least partially into the n-doped semiconductor layer 3.
  • the second trench 12 has side flanks 121 and a base 122.
  • an n-terminal contact 9 is arranged.
  • the second trench 12 is potted with the n-terminal contact 9.
  • the side flanks 121 of the second trench 12 are covered with a blocking element 13 (referred to below as the second blocking element). In this case, the same materials can be used as for the blocking element 6.
  • the second Blocking element 13 on the p-doped semiconductor layer 5 extend.
  • the base area 122 of the second trench 12 is free of the blocking element 13.
  • the n-terminal contact 9 is at least one n-doped
  • the second trench 12 may have steep or flat side edges.
  • the n-terminal contact 9 can be applied for example by sputtering within the second trench 12.
  • the second trench 12 is connected to the n-terminal contact. 9
  • n-terminal contact 9 is hidden within the second trench 12 and thus protected from mechanical damage during manufacture.
  • the second blocking element 13 increases the first blocking element
  • Figure 13 shows a schematic side view of a
  • Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 according to one embodiment.
  • Semiconductor chip 100 has a second trench 12, in which the n-terminal contact 9 is arranged.
  • the side flanks 121 of the second trench 12 are connected to a second one
  • the base 122 of the second trench 12 is provided with an n-doped transparent,
  • n-terminal contact 9 is directly on the n-doped
  • Direct means here in direct mechanical and / or
  • the second can be any transparent, electrically conductive layer 17 a n- doped ITO layer.
  • the second can be any transparent, electrically conductive layer 17 a n- doped ITO layer.
  • the second can be any transparent, electrically conductive layer 17 a n- doped ITO layer.
  • the n-terminal contact 9 may have a rectangular shape in cross section.
  • the n-terminal contact 9 shows no direct mechanical contact with the second
  • a semiconductor chip 100 can be provided, wherein the n-terminal contact 9 can be hidden within the second trench 12 and thus protected from mechanical damage.
  • the second blocking element 13 increases the first blocking element
  • FIG. 14 shows a schematic side view of a
  • Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 Section of an optoelectronic semiconductor chip 100 according to one embodiment.
  • Blocking element 13 is arranged partially or partially on the base. In other words, it covers the
  • Base surface of the second trench 12 is not complete. This ensures that, nevertheless, current can flow from the n-terminal contact 9 to the n-semiconductor layer 3.
  • the n-doped transparent, electrically conductive layer 17 increases the n-contact area and thus reduces the sheet resistance.
  • the second blocking element 13 increases the
  • FIG. 15 shows a schematic side view of a
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 has a semiconductor layer sequence 3, 4, 5.
  • a second trench 12 is arranged.
  • the second trench 12 has side flanks 121 and a base 122.
  • a second blocking element 13 Within the second trench 12, an n-terminal contact 9 is arranged.
  • the second trench 12 is potted with this n-terminal contact 9.
  • an n-doped transparent, electrically conductive layer 17 is arranged on the base surface 122.
  • the embodiment of Figure 15 has a transparent, electrically conductive layer 7, which is in particular p-doped.
  • the exemplary embodiment of FIG. 15 has a transparent, electrically conductive intermediate layer 11, which is also p-doped.
  • the arrangement of the two layers 7 and 71 can be constructed analogously, as described in FIG.
  • the n-terminal contact 9 may be disposed within the second trench 12.
  • the second blocking element 13 increases the reflection coefficient and thus reduces the absorption at the side edges of the n- Terminal contact 9. Further increases the transparent, electrically conductive layer 7, the contact surface and

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Halbleiterchip (100), umfassend mindestens eine n-dotierte Halbleiterschicht (3), mindestens eine p-dotierte Halbleiterschicht (5) und eine zwischen der mindestens einen n-dotierten Halbleiterschicht (3) und der mindestens einen p-dotierten Halbleiterschicht (5) angeordnete aktive Schicht (4), wobei die p-dotierte Halbleiterschicht (5) mittels eines p- Anschlusskontakts (8) elektrisch kontaktiert ist, wobei unterhalb des p-Anschlusskontakts (8) ein Graben (10) angeordnet ist, der sich zumindest teilweise in die p- dotierte Halbleiterschicht (5) erstreckt, wobei zumindest zwischen der n-dotierten Halbleiterschicht (3) und dem p- Anschlusskontakt (8) ein Blockierelement (6) angeordnet ist, daszumindest teilweise unterhalb des p-Anschlusskontakts (8) und zumindest teilweise innerhalb des Grabens (10) angeordnet ist, wobei das Blockierelement (6) elektrisch isoliert, wobei durch das Blockierelement (6) ein direkter Stromfluss zwischen dem p-Anschlusskontakt (8) und den p-und n- dotierten Halbleiterschichten (3,5) und der aktiven Schicht (4) verhindert ist.

Description

Beschreibung
Optoelektronischer Halbleiterchip Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen
Halbleiterchip, insbesondere einen Strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterchip wie beispielsweise einen LED-Chip. Bei optoelektronischen Halbleiterchips wie beispielsweise LED-Chips können in der Regel unterhalb von metallischen Anschlusskontakten Blockierelemente angebracht werden, um einen direkten Stromfluss in die Halbleiterschichtenfolge zu verhindern. Das Blockierelement wird auf die
Halbleiterschichtenfolge unterhalb des metallischen
Anschlusskontaktes aufgebracht und erhöht somit im
Querschnitt die Dicke des LED-Chips zumindest an der Stelle, an der sich der Anschlusskontakt befindet. Der
Anschlusskontakt kann deshalb während der Chipherstellung mechanisch beschädigt werden, beispielsweise verkratzt werden. Dies führt in Folge der Materialschäden zu einer verstärkten Degradation im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips . Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten
optoelektronischen Halbleiterchip bereitzustellen.
Insbesondere soll zumindest ein Anschlusskontakt vor
mechanischen Schäden während der Herstellung geschützt werden .
Diese Aufgabe wird durch einen optoelektronischen
Halbleiterchip gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und/oder dem unabhängigen Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
abhängigen Ansprüche.
In zumindest einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip mindestens eine n-dotierte Halbleiterschicht und mindestens eine p-dotierte
Halbleiterschicht. Zwischen der n-dotierten Halbleiterschicht und der p-dotierten Halbleiterschicht ist eine aktive Schicht angeordnet. Die p-dotierte Halbleiterschicht ist mittels eines p-Anschlusskontakts elektrisch kontaktiert. Unterhalb des p-Anschlusskontakts ist ein Graben angeordnet. Der Graben erstreckt sich zumindest teilweise in die p-dotierte
Halbleiterschicht. Ein Blockierelement ist zumindest zwischen der p-dotierten Halbleiterschicht und/oder n-dotierten
Halbleiterschicht und dem p-Anschlusskontakt angeordnet. Das Blockierelement ist zumindest teilweise unterhalb des p- Anschlusskontakts und zumindest teilweise innerhalb des Grabens angeordnet. Das Blockierelement isoliert elektrisch. Das Blockierelement verhindert einen direkten Stromfluss zwischen dem p-Anschlusskontakt und den p- und/oder n- dotierten Halbleiterschichten und/oder der aktiven Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst dieser mindestens eine n-dotierte Halbleiterschicht und mindestens eine p-dotierte
Halbleiterschicht. Die Halbleiterschichten des
Halbleiterchips basieren bevorzugt auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial . Das Halbleitermaterial kann bevorzugt auf ein Nitridverbindungshalbleitermaterial basieren. "Auf ein Nitridverbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise InxAlyGa]__x_yN umfasst, wobei 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine
mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die
charakteristischen physikalischen Eigenschaften des
InxAlyGa]__x_yN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (In, AI, Ga, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Der optoelektronische Halbleiterchip beinhaltet eine aktive Schicht mit mindestens einem pn-Übergang und/oder mit einer oder mit mehreren Quantentopfstrukturen . Im Betrieb des
Halbleiterchips wird in der aktiven Schicht eine
elektromagnetische Strahlung erzeugt. Eine Wellenlänge der Strahlung liegt bevorzugt im ultravioletten und/oder
sichtbaren Bereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen einschließlich 420 nm und 680 nm, zum Beispiel zwischen einschließlich 440 nm und 480 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um eine Leuchtdiode, kurz LED. Der Halbleiterchip ist dann bevorzugt dazu eingerichtet, blaues Licht oder weißes Licht zu emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die p-dotierte Halbleiterschicht mittels eines p-Anschlusskontakts
elektrisch kontaktiert. Der p-Anschlusskontakt bildet mit anderen Worten den p-Kontakt des optoelektronischen
Halbleiterchips aus. Der p-Anschlusskontakt kann zum Beispiel ein Bondpad und/oder einen oder mehrere Kontaktstege
aufweisen .
Der p-Anschlusskontakt kann insbesondere innerhalb eines Grabens innerhalb der Halbleiterschichten, beispielsweise der n- und/oder p-dotierten Halbleiterschicht, angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann der p-Anschlusskontakt auf der Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen
Halbleiterchips angeordnet sein. "Auf der
Strahlungsaustrittsfläche" bedeutet hier und im Folgenden, dass der p-Anschlusskontakt unmittelbar oder mittelbar in elektrischem und/oder mechanischem Kontakt über der
Strahlungsaustrittsfläche angeordnet ist.
Strahlungsaustrittsfläche meint insbesondere die
Strahlungshauptseite senkrecht zur Wachstumsrichtung einer
Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist unterhalb des p- Anschlusskontakts ein Graben angeordnet. Der Graben erstreckt sich zumindest teilweise in die p-dotierte Halbleiterschicht. Insbesondere erstreckt sich der Graben von der p-dotierten Halbleiterschicht über die aktive Schicht in die n-dotierte Halbleiterschicht. Dass sich der Graben zumindest teilweise in die entsprechende Halbleiterschicht erstreckt, bedeutet hier und im Folgenden, dass zumindest ein Teilbereich, insbesondere eine Grundfläche des Grabens, in diese
entsprechende Halbleiterschicht hineinragt. Insbesondere kann sich der Graben bis zu einem Substrat erstrecken, auf dem die p-dotierte und n-dotierte Halbleiterschichten angeordnet sind. Insbesondere erstreckt sich der Graben in das Substrat. Beispielsweise erstreckt sich der Graben bis zu maximal 5 ym in das Substrat. Der Graben kann eine Tiefe von größer oder gleich 50 nm und kleiner oder gleich 15 ym aufweisen. Erstreckt sich der
Graben bis in die n-dotierte Halbleiterschicht, so kann der Graben eine Tiefe von 100 nm bis 3000 nm aufweisen. Erstreckt sich der Graben bis zum Substrat, so kann der Graben eine Tiefe von 6 bis 15 ym, beispielsweise 9 ym aufweisen. Mit Graben wird hier und im Folgenden eine Ausnehmung in dem optoelektronischen Halbleiterchip verstanden, die ein Breite- zu-Länge-Verhältnis von mindestens 1:5, insbesondere 1:10 oder 1:15, aufweist. Der Graben kann mittels Trockenätzen in den Halbleiterschichten erzeugt werden.
Insbesondere ist der Graben ein Mesagraben, also ein tiefer bis in die n-Halbleiterschicht geätzter Graben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der p- Anschlusskontakt im Querschnitt eine maximale Höhe auf.
Insbesondere ist der p-Anschlusskontakt innerhalb des Grabens bis zur Hälfte seiner maximalen Höhe, insbesondere bis zu zwei Drittel seiner maximalen Höhe, in dem Graben angeordnet. Mit anderen Worten, ragt der p-Anschlusskontakt maximal zur Hälfte bis ein Drittel seiner maximalen Höhe aus dem Graben hinaus. Insbesondere ist der p-Anschlusskontakt vollständig innerhalb des Grabens angeordnet. Dies bewirkt, dass der p- Anschlusskontakt in dem Graben versteckt ist und damit vor mechanischen Schäden während der Herstellung geschützt werden kann .
Alternativ kann der p-Anschlusskontakt im Querschnitt eine maximale Höhe aufweisen, wobei der p-Anschlusskontakt bis zu maximal zwei Drittel dieser maximalen Höhe über den Graben hinausragt . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
optoelektronische Halbleiterchip eine transparente,
elektrisch leitfähige Schicht auf. Insbesondere ist die transparente, elektrisch leitfähige Schicht zwischen der p- dotierten Halbleiterschicht und dem p-Anschlusskontakt angeordnet. Insbesondere ist die transparente, elektrisch leitfähige Schicht unmittelbar in direktem elektrischem
Kontakt mit der p-dotierten Halbleiterschicht und dem p- Anschlusskontakt verbunden. Insbesondere ist die
transparente, elektrisch leitfähige Schicht direkt also in direktem mechanischem Kontakt auf der p-dotierten
Halbleiterschicht angeordnet. Mit "direkt" wird hier und im Folgenden bezeichnet, dass die Schichten oder Elemente unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet sind.
Insbesondere erstreckt sich die transparente, elektrisch leitfähige Schicht in seitlicher Richtung neben dem
Blockierelement über die p-dotierte Halbleiterschicht und innerhalb des Grabens über das Blockierelement. Auf diese Weise wird der p-Anschlusskontakt und die p-dotierte
Halbleiterschicht angeschlossen, ohne dass der p- Anschlusskontakt unmittelbar an die p-dotierte
Halbleiterschicht angrenzt.
Die transparente, elektrisch leitfähige Schicht kann für emittierte Strahlung durchlässig sein. Die transparente, elektrisch leitfähige Schicht kann außerhalb des
Blockierelements einen vergleichsweise großen Anteil der p- dotierten Halbleiterschicht bedecken. Vorzugsweise bedeckt die transparente, elektrisch leitfähige Schicht den
überwiegenden Teil der p-dotierten Halbleiterschicht oder ist abgesehen von dem Bereich des Blockierelements sogar
ganzflächig auf die p-dotierte Halbleiterschicht aufgebracht. Auf diese Weise wird eine gute Stromaufweitung in der
Halbleiterschichtenfolge erzielt. Die transparente,
elektrisch leitfähige Schicht enthält vorzugsweise ein transparentes, leitfähiges Oxid (TCO Transparent Conductive Oxide), wie zum Beispiel ITO.
Transparente, elektrisch leitende Oxide (TCO) sind
transparente, elektrisch leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid,
Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, Indiumzinnoxid (ITO) oder Aluminiumzinkoxid (AZO) . Neben binären
MetallsauerstoffVerbindungen wie beispielsweise ZnO, Sn02 oder Ιη2θ3 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen wie beispielsweise Zn2SnOzi, CdSn03, ZnSn03, Mgln20zi, Galn03, Ζη2ΐη2θ5 oder In4Sn30]_2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter, leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs .
Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer
stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n- dotiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überformt die
transparente, elektrisch leitfähige Schicht das
Blockierelement. Bei der Ausgestaltung kann der p- Anschlusskontakt zumindest bereichsweise über dem
Blockierelement angeordnet sein, wobei die transparente, elektrisch leitfähige Schicht direkt mechanisch an den p- Anschlusskontakt und das Blockierelement angrenzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
optoelektronische Halbleiterchip ein Blockierelement auf, das zwischen der p-dotierten Halbleiterschicht und dem p- Anschlusskontakt angeordnet ist. Das Blockierelement ist innerhalb des Grabens angeordnet und erstreckt sich zumindest teilweise in die p-dotierte Halbleiterschicht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich das Blockierelement zumindest teilweise auf die p-dotierte
Halbleiterschicht. Vorzugsweise bedeckt das Blockierelement die Grabenkanten, also den Übergangsbereich von der
Strahlungsaustrittsfläche der p-Halbleiterschicht in das Innere des Grabens.
Dass sich eine Schicht oder ein Element auf oder über einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist oder sich erstreckt, kann hier und im
Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine
Element unmittelbar in direktem mechanischem und/oder
elektrischem Kontakt auf der anderen Schicht oder anderem Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf
beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen
Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen oder anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen und dem anderen Element angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind das
Blockierelement, die transparente, elektrisch leitfähige Schicht und der p-Anschlusskontakt zumindest teilweise innerhalb des Grabens angeordnet. Das Blockierelement und die elektrisch leitfähige Schicht erstrecken sich insbesondere zusätzlich zumindest teilweise, also partiell, auf der p- dotierten Halbleiterschicht. "Zumindest teilweise innerhalb des Grabens angeordnet" bedeutet hier und im Folgenden, dass Teilbereiche von Elementen oder Schichten innerhalb des
Grabens angeordnet sind, wobei andere Teilbereiche des
Elements oder der Schicht sich außerhalb des Grabens
befinden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragen der p- Anschlusskontakt und/oder das Blockierelement im Querschnitt den Graben nicht. Der p-Anschlusskontakt ist insbesondere vollständig in dem Graben angeordnet. Mit anderen Worten "versteckt" sich der p-Anschlusskontakt innerhalb des
Grabens, überragt also die Strahlungsaustrittsfläche der p- dotierten Halbleiterschicht nicht. Der "vergrabene" p- Anschlusskontakt kann damit vor mechanischen Schäden während der Herstellung geschützt werden. Des Weiteren sind die
Seitenflächen des "vergrabenen" p-Anschlusskontakts zumindest teilweise oder komplett durch das Blockierelement, das insbesondere die Seitenflanken des Grabens bedeckt, verdeckt. Damit kann mit Vorteil die Absorption, insbesondere im blauen Wellenlängenbereich, deutlich reduziert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich das Blockierelement bis in die n-dotierte Halbleiterschicht innerhalb des Grabens. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Graben im
Querschnitt eine trapezförmige Form auf. Insbesondere ist der Graben mit dem Blockierelement vergossen. Damit kann ein Blockierelement mit einer großen Dicke im Querschnitt erzeugt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil bei p- Anschlusskontakten mit einem hohen Absorptionskoeffizienten, beispielswiese Rhodium im Vergleich zu Silber, da dieser hohe Absorptionskoeffizient mit einem dicken Blockierelement leicht kompensiert werden kann. Dass „das Blockierelement mit dem Graben vergossen ist" kann hier und im Folgenden
bedeuten, dass der Graben zumindest teilweise mit dem
Blockierelement gefüllt ist. Insbesondere kann der Graben mit dem Blockierelement vollständig ausgefüllt sein. „Vergossen" kann insbesondere auch meinen, dass zumindest die
Seitenflanken und die Grundfläche des Grabens mit dem
Blockierelement bedeckt sind. Insbesondere werden dabei einzelne Schichten des Blockierelements abgeschieden, bis der Graben mit dem Blockierelement zumindest teilweise ausgefüllt ist.
Alternativ kann das Blockierelement als Schicht ausgeformt sein. Die Schicht kann eine einheitliche Schichtdicke
zumindest innerhalb des Grabens aufweisen. Die einheitliche Schichtdicke kann einen Wert von 80 nm bis 1000 nm,
beispielsweise 300 nm, aufweisen. Insbesondere weist der Graben Seitenflanken und eine Grundfläche auf, wobei dann das Blockierelement als Schicht sowohl die Seitenflanken als auch die Grundfläche des Grabens direkt bedeckt. Insbesondere kann direkt die transparente, elektrisch leitfähige Schicht zumindest innerhalb des Grabens nachgeordnet sein. Der p- Anschlusskontakt kann innerhalb des Grabens angeordnet sein. Insbesondere kann der Graben mit dem p-Anschlusskontakt vergossen sein und direkt mit der transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht in Kontakt stehen. Alternativ oder zusätzlich kann der p-Anschlusskontakt als Metallsteg
ausgeformt sein und direkt mit der transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht in Kontakt stehen
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Blockierelement mindestens drei Schichten auf. Mindestens eine erste dielektrische Schicht ist aus einem ersten
dielektrischen Material mit einem Brechungsindex nl geformt. Mindestens eine zweite dielektrische Schicht ist aus einem zweiten dielektrischen Material mit einem Brechungsindex n2 > nl geformt. Das erste dielektrische Material weist
vorteilhaft einen niedrigen Brechungsindex, vorzugsweise nl < 1,7, und das zweite dielektrische Material einen hohen
Brechungsindex n2 > 1,7, vorzugsweise n2 > 2, auf. Das
Blockierelement fungiert als Interferenzschichtsystem, dessen reflexionserhöhende Wirkung auf mehrfachen Reflexionen an den Grenzflächen zwischen den dielektrischen Schichten mit den unterschiedlichen Brechungsindizes nl, n2 beruht.
Gemäß zumindest einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die aktive Schicht zur Emission von Strahlung mit einer
dominanten Wellenlänge λ geeignet, wobei für die Dicke dl der mindestens einen ersten dielektrischen Schicht 0,01 λ/4 < nl*dl ^ 10 λ/4 und für die Dicke d2 der mindestens einen zweiten dielektrischen Schicht 0,01 λ/4 < n2*d2 < 10 λ/4 gilt. Bevorzugt gilt 0,5 λ/4 < nl*dl < 5 λ/4 und 0,5 λ/4 < n2*d2 < 5 λ/4. Alternativ kann das Blockierelement mindestens drei Schichten aufweisen, wobei die mindestens erste dielektrische Schicht die unterste Schicht, also die der entsprechenden
Halbleiterschicht direkt nachgeordnete Schicht des
Blockierelements, ist. Für die Dicke dl der ersten
dielektrischen Schicht gilt: nl*dl = 3 λ/4 oder nl*dl = 5 λ/4. Für die nachfolgenden Schichten, beispielsweise für die zweite dielektrische Schicht, gilt für die Dicke d2 : n2*d2 = 1 λ/4. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung gilt für die Dicke der mindestens einen ersten dielektrischen Schicht 0,7 λ/4 < nl*dl ^ 1,3 λ/4 und für die Dicke der mindestens einen zweiten dielektrischen Schicht 0,7 λ/4 < n2*d2 < 1,3 λ/4. In diesem Fall sind die optische Dicke nl*dl der ersten
dielektrischen Schicht und die optische Dicke nl*dl der zweiten dielektrischen Schicht in etwa gleich einem Viertel der dominanten Wellenlänge. Dies ist eine Möglichkeit, eine hohe Reflexion durch Interferenz in dem Blockierelement zu erzielen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Blockierelement als einzelne Schicht ausgeformt. Alternativ kann das
Blockierelement als Schichtenfolge, insbesondere als DBR- Spiegel (= Distributed Bragg Reflector) , ausgebildet sein. Ein DBR-Spiegel enthält eine periodische Abfolge von
Schichtpaaren, die jeweils eine erste dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex nl und eine zweite dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex n2 > nl aufweisen. Mit diesem Konzept ist die Schichtdicke des Blockierelements nicht limitiert, da eine Überformung einer nachfolgenden transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht unkritisch ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Blockierelement als Vielschichter mit einem hohen Reflexionskoeffizienten ausgebildet. In diesem Fall hat der Absorptionskoeffizient des p-Anschlusskontakts keinen nennenswerten Einfluss auf die Helligkeit der LED und es kann ein Metall für den p- Anschlusskontakt verwendet werden, das einen niedrigen elektrischen Schichtwiderstand und/oder einen niedrigen elektrischen Serienwiderstand aufweist, beispielsweise Gold, Kupfer, Titan oder eine Goldkupfer-Legierung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält das
Blockierelement mindestens eines der Materialien AI2O3,
Ta2Ü5, Zr02, ZnO, SiNx, SiOxNy, S1O2, 1O2, Zr02, HfC>2, ^205 oder MgF2 oder besteht daraus. Das Blockierelement kann zum Beispiel durch Atomlagenabscheidung (ALD, Atomic Layer
Deposition) oder durch ein CVD-Verfahren, insbesondere PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) , abgeschieden werden. Bei diesem Verfahren wird das Blockierelement
vorzugsweise zunächst ganzflächig auf die p-dotierte
Halbleiterschicht aufgebracht und dann mittels einer
Lackmaske, die als Ätzmaske verwendet wird, durch einen
Ätzprozess strukturiert. Alternativ kann das Blockierelement zum Beispiel durch
Sputtern oder durch Aufdampfen aufgebracht werden. In diesem Fall kann die Strukturierung zum Beispiel durch ein Liftoff- Verfahren erfolgen, bei dem das Blockierelement in einem Fenster einer Maskenschicht abgeschieden wird und das auf die Maskenschicht abgeschiedene Material mit der Maskenschicht wieder abgehoben wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die laterale
Ausdehnung des Grabens in Seitenansicht und Querschnitt zumindest teilweise größer als die laterale Ausdehnung des p- Anschlusskontakts .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die laterale
Ausdehnung des Blockierelements vorzugsweise größer als die laterale Ausdehnung des p-Anschlusskontakts . Bevorzugt ist die laterale Ausdehnung des Blockierelements um höchstens 20 ym, insbesondere zwischen 8 ym bis 15 ym oder bevorzugt um höchstens 12 ym größer als die laterale Ausdehnung des p- Anschlusskontakts .
Bei einem Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips kann das Blockierelement zunächst ganzflächig auf die p-dotierte Halbleiterschicht aufgebracht werden und dann photolithographisch in Verbindung mit einem Ätzprozess strukturiert werden. In diesem Fall werden zumindest die Seitenflanken und die Grundfläche des Grabens mit dem
Blockierelement beschichtet. Insbesondere werden auch
Teilbereiche auf der p-Halbleiterschicht, die aus dem Graben hinausführen, mit dem Blockierelement beschichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Blockierelement elektrisch isoliert. Insbesondere wird durch das
Blockierelement ein direkter Stromfluss zwischen dem p- Anschlusskontakt und den p- und/oder n-dotierten
Halbleiterschichten und/oder der aktiven Schicht verhindert. Mit anderen Worten ist kein direkter Stromfluss des p- Anschlusskontakts , also insbesondere senkrecht im Querschnitt in Richtung Halbleiterschichtenfolge, aufgrund des
Blockierelements möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
optoelektronische Halbleiterchip einen n-Anschlusskontakt auf. Der n-Anschlusskontakt kontaktiert die mindestens eine n-dotierte Halbleiterschicht elektrisch. Insbesondere kann zwischen der n-dotierten Halbleiterschicht und dem n- Anschlusskontakt eine zweite transparente, elektrisch
leitfähige Schicht angeordnet sein. Der n-Anschlusskontakt ist in diesem Fall vorteilhaft nicht über einen
Direktmetallhalbleiterkontakt, sondern über die zweite transparente, elektrisch leitfähige Schicht an das
Halbleitermaterial der n-dotierten Halbleiterschicht
elektrisch angeschlossen. Auf diese Weise wird der Ausbildung einer Schottkybarriere, die insbesondere bei Metallen mit einer hohen Austrittsarbeit, wie zum Beispiel Gold, Rhodium, Platin oder Palladium, auf einem n-dotierten Nitridverbindungshalbleitermaterial auftritt und zu einem Anstieg der Betriebsspannung führt, entgegengewirkt.
Alternativ kann es sich bei der zweiten transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht um die transparente,
elektrisch leitfähige Schicht handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der p- Anschlusskontakt und/oder der n-Anschlusskontakt zumindest eines der Metalle Gold, Silber, Titan, Platin, Palladium, Kupfer, Nickel, Indium, Rhenium, Rhodium, Wolfram, Chrom oder Aluminium auf. Der p- und/oder n-Anschlusskontakt können zum Beispiel durch Verdampfen oder Sputtern abgeschieden werden.
Besonders bevorzugt weist der p- und/oder n-Anschlusskontakt Gold, Aluminium, Rhenium, Rhodium Kupfer, Titan oder eine Legierung mit mindestens einem dieser Metalle, wie zum
Beispiel eine Goldkupfer-Legierung, auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann der
optoelektronische Halbleiterchip einen zweiten Graben
aufweisen. Dabei gelten die gleichen Definitionen und
Ausführungen bezüglich der Geometrie und der Ausgestaltung des zweiten Grabens wie für den oben bereits beschriebenen Graben. Der zweite Graben kann unterhalb eines n- Anschlusskontakts angeordnet sein. Insbesondere ist der zweite Graben zumindest teilweise unterhalb eines n- Anschlusskontakts angeordnet. Der zweite Graben erstreckt sich zumindest teilweise durch die p-dotierte
Halbleiterschicht über die aktive Schicht in die n-dotierte Halbleiterschicht. Insbesondere ist zwischen der n-dotierten Halbleiterschicht und dem n-Anschlusskontakt ein zweites Blockierelement angeordnet. Dabei gelten die gleichen
Ausführungen für das zweite Blockierelement wie für das oben bereits beschriebene Blockierelement. Das zweite Blockierelement kann zumindest teilweise innerhalb des zweiten Grabens angeordnet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip mindestens eine n-dotierte Halbleiterschicht, mindestens eine p-dotierte
Halbleiterschicht und zwischen der mindestens einen n- dotierten Halbleiterschicht und der mindestens einen p- dotierten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht. Die n-dotierte Halbleiterschicht ist mittels eines n- Anschlusskontakts elektrisch kontaktiert. Unterhalb des n- Anschlusskontakts ist ein Graben, im Folgenden zweiter
Graben, angeordnet. Der zweite Graben erstreckt sich
zumindest teilweise in die n-dotierte Halbleiterschicht.
Zumindest zwischen der p-dotierten Halbleiterschicht und/oder n-dotierten Halbleiterschicht und dem n-Anschlusskontakt ist ein Blockierelement, im Folgenden zweites Blockierelement genannt, angeordnet. Das zweite Blockierelement ist zumindest teilweise innerhalb des zweiten Grabens angeordnet. Das zweite Blockierelement isoliert elektrisch. Der Graben weist Seitenflanken auf, die mit dem Blockierelement bedeckt, insbesondere direkt, sind. Das Blockierelement weist
mindestens drei Schichten auf, die mindestens eine erste dielektrische Schicht aus einem ersten dielektrischen
Material mit einem Brechungsindex nl und mindestens eine zweite dielektrische Schicht aus einem zweiten dielektrischen Material mit einem Brechungsindex n2 > nl aufweisen, wobei die aktive Schicht zur Emission von Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge λ eingerichtet ist, wobei für die
Dicke dl der mindestens einen ersten dielektrischen Schicht nl*dl ^ 0,7 λ/4 und für die Dicke d2 der mindestens einen zweiten dielektrischen Schicht n2*d2 > 0,7 λ/4 gilt. Insbesondere gilt: 0,7 λ/4 < nl*dl < 1,3 λ/4 und 0,7 λ/4 < n2*d2 < 1,3 λ/4.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann das zweite
Blockierelement auch vollständig innerhalb des zweiten
Grabens angeordnet sein. Vollständig bedeutet hier und im Folgenden, dass das zweite Blockierelement im Querschnitt nicht über die Strahlungsaustrittsfläche der p- Halbleiterschichtenfolge hinausragt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
optoelektronische Halbleiterchip eine Passivierungsschicht auf. Die Passivierungsschicht überdeckt in lateraler
Ausdehnung zumindest den p-Anschlusskontakt und das
Blockierelement. Alternativ oder zusätzlich kann die
Passivierungsschicht in lateraler Ausdehnung zumindest den n- Anschlusskontakt und das zweite Blockierelement überdecken. Die Passivierungsschicht schützt somit den n- und/oder p- Anschlusskontakt vor äußeren Einflüssen, beispielsweise vor Luftfeuchtigkeit. Insbesondere ist die Passivierungsschicht aus Siliziumdioxid geformt. Siliziumdioxid ist isolierend, billig, stabil und transparent.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zwischen der p- dotierten Halbleiterschicht und dem Blockierelement zumindest teilweise eine transparente, elektrisch leitfähige
Zwischenschicht angeordnet. Insbesondere ist die
transparente, elektrisch leitfähige Zwischenschicht auch bereichsweise zwischen der transparenten, elektrisch
leitfähigen Schicht und der p-dotierten Halbleiterschicht angeordnet. Die transparente, elektrisch leitfähige
Zwischenschicht bedeckt die p-dotierte Halbleiterschicht vorzugsweise ganzflächig. Insbesondere endet die transparente, elektrisch leifähige Zwischenschicht am
Übergang zwischen der p-dotierten Halbleiterschicht in den Graben. Mit anderen Worten bedeckt die Zwischenschicht nur die Oberfläche der p-dotierten Halbleiterschichtenfolge, aber nicht die Seitenflanken und/oder die Grundfläche des Grabens.
Die transparente, elektrisch leitfähige Zwischenschicht kann zumindest bereichsweise teilweise an die transparente, elektrisch leitfähige Schicht direkt angrenzen. In anderen Bereichen kann der transparenten, elektrisch leitfähigen Zwischenschicht direkt das Blockierelement nachgeordnet sein und dem Blockierelement direkt die transparente, elektrisch leitfähige Schicht nachgeordnet sein. Es ist beispielsweise möglich, dass die transparente, elektrisch leitfähige Schicht das Blockierelement überformt, so dass diese seitlich neben dem Blockierelement teilweise an die transparente, elektrisch leitfähige Zwischenschicht angrenzt. Auf diese Weise wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem p- Anschlusskontakt und der transparenten, elektrisch
leitfähigen Zwischenschicht ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der p- und/oder n- Anschlusskontakt verkapselt. Insbesondere ist der p- und/oder n-Anschlusskontakt durch eine Barriereschicht verkapselt. Nachgeordnet kann eine weitere Verkapselungsschicht
angeordnet sein, welche sowohl das zweite Blockierelement und/oder Blockierelement als auch den p- und/oder n- Anschlusskontakt überragt. Mit anderen Worten verkapselt die Barriereschicht den p- und/oder n-Anschlusskontakt und die weitere Verkapselungsschicht verkapselt sowohl das zweite Blockierelement und/oder Blockierelement als auch den p- und/oder n-Anschlusskontakt. Insbesondere ist der p- und/oder n-Anschlusskontakt aus Gold, Kupfer, Silber, Rhodium oder Rhenium geformt.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass durch die Verwendung eines Grabens in einer Halbleiterschichtenfolge das
Blockierelement dort eingebracht werden kann. Damit kann eine höhere Schichtdicke des Blockierelements erzeugt werden.
Zudem kann alternativ oder zusätzlich der p- und/oder n- Kontakt innerhalb des Grabens eingebracht werden.
Insbesondere kann der p- und/oder n-Anschlusskontakt
innerhalb des Grabens versteckt werden. Dadurch können die Anschlusskontakte vor mechanischen Schäden während der
Herstellung geschützt werden. Ferner führt dies zur
Kostenersparnis, da auf eine zusätzliche Passivierung der Anschlusskontakte verzichtet werden kann. Ein weiterer Effekt ist, dass durch die Anordnung der p- und/oder n-
Anschlusskontakte innerhalb des Grabens die Absorption an den Seitenflächen der "vergrabenen" Anschlusskontakte,
insbesondere im blauen Wellenlängenbereich, deutlich
reduziert werden kann.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Draufsicht und Seitenansicht
eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß eines Vergleichsbeispiels, Figuren 2 bis 4 eine schematische Seitenansicht eines
optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform, und Figuren 5 bis 15 jeweils eine schematische Seitenansicht
eines Ausschnittes eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform.
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht und
Draufansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß eines Vergleichsbeispiels. Der optoelektronische
Halbleiterchip weist ein Substrat 1 auf. Dem Substrat 1 nachgeordnet ist eine n-dotierte Halbleiterschicht 3, eine aktive Schicht 4 und eine p-dotierte Halbleiterschicht 5. Der p-dotierten Halbleiterschicht 5 ist ein Blockierelement 6 nachgeordnet. Das Blockierelement 6 ist auf der
Strahlungsaustrittsfläche der p-dotierten Halbleiterschicht 5 angeordnet. Dem Blockierelement 6 ist eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 nachgeordnet. Der
transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 7 ist ein p- Anschlusskontakt nachgeordnet. Damit ist zwischen dem p- Anschlusskontakt 8 und der p-dotierten Halbleiterschicht 5 die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 angeordnet, die den p-Anschlusskontakt 8 und die p-dotierte
Halbleiterschicht 5 miteinander elektrisch kontaktiert. In der Regel weist die transparente, elektrisch leitfähige
Schicht 7 eine dünne Schichtdicke von zirka 100 nm auf. Beim Überformen des Blockierelements 6 mit dieser transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 7 kommt es an den Kanten des Blockierelements 6 (dargestellt durch den Kreis 18) zu einer Verjüngung der transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 7. Dies bewirkt, dass an diesen Stellen eine erhöhte Stromdichte erzeugt wird. Dies führt zu Materialschäden im Betrieb .
Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer
Ausführungsform. Der optoelektronische Halbleiterchip 100 weist ein Substrat 1 auf. Das Substrat 1 ist vorzugsweise ein zum Aufwachsen eines Nitridverbindungshalbleitermaterials geeignetes Substrat. Insbesondere kann das Substrat 1 ein Saphirsubstrat sein. Alternativ kann das Substrat zum
Beispiel Si, SiC oder GaN aufweisen.
Dem Substrat 1 ist eine Pufferschicht 2 nachgeordnet. Die
Pufferschicht 2 kann beispielsweise aus
Aluminiumgalliumnitrid, Galliumnitrid und/oder
Aluminiumnitrid bestehen oder diese Materialien aufweisen.
Der Pufferschicht 2 ist eine n-dotierte Halbleiterschicht 3 nachgeordnet. Der n-dotierten Halbleiterschicht 3 ist eine aktive Schicht 4, die insbesondere eine
Strahlungsemittierende aktive Schicht ist, nachgeordnet.
Die aktive Schicht 4 kann zum Beispiel als pn-Übergang als Doppelheterostruktur, als Einfach-Quantentopfstruktur oder Mehrfach-Quantentopfstruktur ausgebildet sein. Die
Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst dabei jegliche
Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss
(confinement ) eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren . Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen. Der aktiven Schicht 4 ist direkt eine p-dotierte Halbleiterschicht 5 nachgeordnet. Zumindest die p-dotierte Halbleiterschicht 5 weist einen Graben 10 auf. Insbesondere kann sich der Graben über die p-dotierte Halbleiterschicht 5 durch die aktive Schicht 4 in die n-dotierte
Halbleiterschicht 3 erstrecken. Der Graben 10 ist unterhalb eines p-Anschlusskontaktes 8 angeordnet. Der p- Anschlusskontakt 8 und die p-dotierte Halbleiterschicht 5 sind elektrisch kontaktiert. Insbesondere sind beide
Schichten über eine transparente, elektrisch leitfähige
Schicht 7 elektrisch kontaktiert, die insbesondere
ganzflächig bis auf die Bereiche des Grabens 10 auf der p- dotierten Halbleiterschicht 5 aufgebracht ist. Die
transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 umfasst oder besteht insbesondere aus Indiumzinnoxid.
Innerhalb des Grabens 10 ist ein Blockierelement 6
angeordnet. Das Blockierelement 6 füllt den Graben
vollständig aus. Das Blockierelement 6 isoliert elektrisch. Das Blockierelement 6 verhindert einen direkten, also
insbesondere einen vertikalen Stromfluss zwischen dem p- Anschlusskontakt und den p- und/oder n-dotierten
Halbleiterschichten 3, 5 und der aktiven Schicht 4. Der Graben 10 kann im Querschnitt in Form eines Rechtecks oder Trapezes ausgestaltet sein. Durch die Anordnung des Blockierelements 6 innerhalb des Grabens 10 kann ein dickeres Blockierelement 6 verwendet werden, verglichen mit einem Blockierelement 6, das wie in Figur 1 auf der
Strahlungsaustrittsfläche der p-Halbleiterschicht 5
angeordnet ist. Damit wird die Reflexion in die
Halbleiterschichten gesteigert und die Absorption unterhalb des p-Anschlusskontaktes reduziert. Durch die Anordnung des Blockierelements 6 innerhalb des Grabens 10 kann die transparente, elektrisch leitfähige
Schicht 7 homogen und gleichmäßig auf der p-dotierten
Halbleiterschicht 5 angeordnet werden. Damit werden keine erhöhten Stromdichten an den Kanten des Blockierelements erzeugt und somit Materialschäden im Betrieb vermieden.
Weiterhin weist der optoelektronische Halbleiterchip 100 einen n-Anschlusskontakt 9 auf. Der n-Anschlusskontakt 9 kontaktiert zumindest die eine n-dotierte Halbleiterschicht 3. Der p-Anschlusskontakt 8 und der n-Anschlusskontakt 9 sind insbesondere metallische Schichten, die mindestens ein Metall oder mindestens eine Metalllegierung aufweisen. Es ist auch möglich, dass der p-Anschlusskontakt 8 und/oder der n- Anschlusskontakt 9 aus mehreren Teilschichten aus
verschiedenen Metallen oder Metalllegierungen geformt sind. Insbesondere ist der n- und/oder p-Anschlusskontakt
ausgewählt aus den Metallen Gold, Silber, Titan, Aluminium oder Kupfer. Diese Metalle sind zum Beispiel durch Bedampfen oder Sputtern abscheidbar.
Der p-Anschlusskontakt 8 grenzt vorteilhafterweise nicht unmittelbar an die p-dotierte Halbleiterschicht 5 an.
Vielmehr ist der p-Anschlusskontakt 8 durch die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 mit der p-dotierten
Halbleiterschicht 5 elektrisch leitend verbunden. Aufgrund der Transparenz der elektrisch leitfähigen Schicht 7 für die emittierte Strahlung der aktiven Schicht 4 kann die
elektrisch leitfähige Schicht 7 vorteilhaft einen großen Bereich der Oberfläche der p-dotierten Halbleiterschicht 5 bedecken und auf diese Weise eine gute Stromaufweitung in der Halbleiterschichtenfolge 3, 4, 5 erzeugen. Vorzugsweise bedeckt die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 mindestens die Hälfte der Oberfläche der p- dotierten Halbleiterschicht 5. Das Blockierelement 6, das zumindest teilweise in der p-dotierten Halbleiterschicht 5 angeordnet ist, weist insbesondere eine größere laterale Ausdehnung als der p-Anschlusskontakt 8 auf. Bevorzugt ist die laterale Ausdehnung des Blockierelements 8 ym bis 12 ym größer als die laterale Ausdehnung des p-Anschlusskontaktes 8.
Bei einem Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips 100 kann das Blockierelement 6 zunächst ganzflächig auf die p-dotierte Halbleiterschicht 5 und innerhalb des Grabens 10 aufgebracht werden und dann
photolithographisch in Verbindung mit einem Ätzprozess strukturiert werden. Der Graben kann durch einen
Trockenätzprozess erzeugt werden.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer
Ausführungsform. Der optoelektronische Halbleiterchip 100 der Figur 3 unterscheidet sich im Vergleich zu Figur 2 dadurch, dass der p-Anschlusskontakt 8 und die transparente,
elektrisch leitfähige Schicht 7 innerhalb des Grabens 10 angeordnet sind. Der Graben 10 erstreckt sich zumindest in die p-dotierte Halbleiterschicht 5. Insbesondere erstreckt sich der Graben von der p-dotierten Halbleiterschicht 5 über die aktive Schicht 4 in die n-dotierte Halbleiterschicht 3. Alternativ kann sich der Graben 10 auch bis zum Substrat 1 erstrecken. Innerhalb des Grabens 10 ist das Blockierelement 6 angeordnet. Insbesondere ist das Blockierelement 6 als Schicht ausgeformt. Das Blockierelement 6 bedeckt insbesondere die Seitenflanken 101 sowie die Grundfläche 102 des Grabens 10. Bevorzugt kann das Blockierelement 6 sich zusätzlich zumindest teilweise auf der p-dotierten
Halbleiterschicht 5 erstrecken. Innerhalb des Grabens 10 ist dem Blockierelement 6 direkt die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 nachgeordnet.
Die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 erstreckt sich über die Seitenflanken 101 des Grabens 10 und die
Grundfläche 102 des Grabens 10 auch auf die p-dotierte
Halbleiterschicht 5. Insbesondere bedeckt die transparente, elektrisch leitfähige Schicht mindestens die Hälfte der
Oberfläche der p-dotierten Halbleiterschicht 5. Innerhalb des Grabens 10 ist der p-Anschlusskontakt 8 angeordnet. Insbesondere überragt der p-Anschlusskontakt im Querschnitt die p-dotierte Halbleiterschicht 5 nicht. Damit kann der p-Anschlusskontakt 8 innerhalb des Grabens 10 versteckt werden und somit kann dieser vor mechanischen
Beschädigungen während der Herstellung geschützt werden. Die Absorption nicht nur an der Unterseite des p-
Anschlusskontakts 8, sondern auch an den Seitenflächen des p- Anschlusskontaktes 8 wird durch die Anordnung des
Blockierelements 6 reduziert. Im Vergleich zum
Vergleichsbeispiel der Figur 1 ist damit eine Passivierung des p-Anschlusskontaktes nicht notwendig, um diesen vor mechanischen Schäden während des Chipprozesses zu schützen. Dies spart Kosten, da die Passivierung auf den p- Anschlusskontakt 8 weggelassen werden kann. Ferner wird durch den Einbau und die fehlende Beschädigung des p-
Anschlusskontaktes innerhalb des Grabens die Degradation im Betrieb des Bauelements verhindert. Die Figur 4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer
Ausführungsform. Der optoelektronische Halbleiterchip 100 der Figur 4 unterscheidet sich von dem optoelektronischen
Halbleiterchip 100 der Figur 3 dadurch, dass ein zweiter
Graben 12 vorhanden ist. Der zweite Graben 12 erstreckt sich durch die p-dotierte Halbleiterschicht 5 in die n-dotierte Halbleiterschicht 3. Der n-Anschlusskontakt 9 ist innerhalb des zweiten Grabens 12 angeordnet. Ein zweites
Blockierelement 13 ist jeweils an den Seitenflanken des
Grabens 12 angeordnet. Der n-Anschlusskontakt 9 ist direkt mit der n-Halbleiterschicht 3 kontaktiert. Das zweite
Blockierelement 13 kann sich zusätzlich auf der p- Halbleiterschicht 5 erstrecken (nicht gezeigt) .
Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines
Ausschnittes eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform. Der optoelektronische
Halbleiterchip 100 weist eine n-dotierte Halbleiterschicht 3 auf. Ferner weist der optoelektronische Halbleiterchip 100 eine aktive Schicht 4 und eine p-dotierte Halbleiterschicht 5 auf. Unterhalb eines p-Anschlusskontakts 8 ist ein Graben 10 angeordnet. Der Graben 10 weist eine größere laterale
Ausdehnung in Seitenansicht als der p-Anschlusskontakt 8 auf. Der Graben 10 erstreckt sich bis in die n-dotierte
Halbleiterschicht 3. Der Graben ist mit dem Blockierelement 6 vergossen. Das Blockierelement 6 ragt zudem zusätzlich über den Graben 10 hinaus und erstreckt sich zumindest
bereichsweise über die Grabenkanten auf die p-dotierte
Halbleiterschicht 5. Die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 bedeckt sowohl die p-dotierte Halbleiterschicht 5 als auch das Blockierelement 6 und kontaktiert den p- Anschlusskontakt 8 mit der p-dotierten Halbleiterschicht 5. Der Graben 10 kann flache oder tiefe Kanten aufweisen.
Das Blockierelement 6 kann zumindest aus einem dielektrischen Material bestehen oder zumindest ein dielektrisches Material umfassen. Das Blockierelement 6 kann auch als Schicht ausgestaltet sein. Das Blockierelement 6 kann als
Einzelschicht oder als ein Multischichtaufbau ausgestaltet sein .
Ein optoelektronischer Halbleiterchip 100 gemäß der Figur 5 weist den Vorteil auf, dass ein dickes Blockierelement 6 verwendet werden kann. Damit kann der Reflexionskoeffizient gesteigert werden. Die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7, die insbesondere p-dotiertes ITO umfasst oder daraus besteht, bedeckt das Blockierelement 6 gleichmäßig. Damit werden keine erhöhten Stromdichten an den Kanten des Blockierelements 6 aufgrund der Verjüngung einer
transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 7, wie es beim Vergleichsbeispiel der Figur 1 der Fall ist, erzeugt. Damit kommt es nicht zu Materialschäden im Betrieb des
optoelektronischen Halbleiterchips .
Die Figur 6 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ausschnittes eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform. Der Ausschnitt der Figur 6 entspricht im Wesentlichen dem optoelektronischen
Halbleiterchip 100 der Figur 3, wobei hier der p- Anschlusskontakt 8 über die Strahlungsaustrittsfläche der p- dotierten Halbleiterschicht 5 hinausragt. Insbesondere ragt jedoch der p-Anschlusskontakt im Querschnitt bis zu ein
Drittel seiner maximalen Höhe über den Graben hinaus. Mit anderen Worten wird hier ein optoelektronischer Halbleiterchip 100 bereitgestellt, der einen vergrabenen n- Anschlusskontakt 8 aufweist.
Damit kann der p-Anschlusskontakt vor mechanischen
Beschädigungen während der Herstellung bewahrt werden. Zudem kann durch die Anordnung des Blockierelements 6 der
Reflexionskoeffizient gesteigert werden und die Absorption an der Unterseite und den Seitenflächen oder -kanten des p- Anschlusskontaktes reduziert werden.
Die Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines
Ausschnitts eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform. Die Figur 7 unterscheidet sich im Vergleich zum optoelektronischen Halbleiterchip 100 der Figur 6 dadurch, dass der p-Anschlusskontakt 8 nicht
rechteckig ausgeformt ist, sondern innerhalb des Grabens 10 als Verguss ausgeformt ist. Der p-Anschlusskontakt kann die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 überragen.
Insbesondere überragt der p-Anschlusskontakt 8 die
transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 nicht.
Damit kann ein optoelektronischer Halbleiterchip 100
bereitgestellt werden, welcher in dem Graben "versteckt" ist und damit vor mechanischen Schädigungen während der
Herstellung auf dem Wafer geschützt werden kann. Das
Blockierelement 6 erhöht den Reflexionskoeffizienten und reduziert damit die Absorption nicht nur unterhalb der
Grundfläche des p-Anschlusskontakts 8, sondern auch an den Seitenflächen des p-Anschlusskontakts 8. Im Vergleich zur Figur 6 weisen die Seitenflächen des p-Anschlusskontakts 8 einen direkten elektrischen und/oder mechanischen Kontakt zur transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 7 innerhalb des Grabens auf. Damit kann der Schichtwiderstand reduziert werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der p- Anschlusskontakt im Querschnitt gesehen, eine trapezförmige Form oder umgekehrte Kuchenkastenform auf.
Die Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung eines
Ausschnitts eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform. Die Figur 8 unterscheidet sich von der Figur 7 dadurch, dass dem p-Anschlusskontakt ein p- Bondball nachgeordnet ist. Insbesondere hat der p-Bondball einen direkten elektrischen und/oder mechanischen Kontakt zur transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 7 und dem p- Anschlusskontakt 8. Damit kann die p-Bondpadfläche und damit das absorbierende Metallvolumen in dem optoelektronischen Halbleiterchip 100 reduziert werden. Insbesondere ist der p- Bondball im Querschnitt nicht symmetrisch zur Symmetrieachse des Grabens angeordnet, sondern asymmetrisch. Dies bedeutet, dass insbesondere der p-Bondball mit zumindest einer
Seitenfläche der transparenten, elektrisch leitfähigen
Schicht 7 in direktem mechanischem Kontakt steht. Wenn der p- Bondball asymmetrisch ausgerichtet ist, wird die Scherkraft nicht kritisch reduziert, weil der p-Bondball zumindest von der transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 7 gestützt wird .
Figur 9 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer
Ausführungsform. Figur 9 unterscheidet sich von der Figur 7 dadurch, dass der optoelektronische Halbleiterchip 100 zusätzlich eine Passivierung 11 aufweist. Die Passivierung 11 ist insbesondere lokal angeordnet, erstreckt sich also über den p-Anschlusskontakt 8. Die Passivierung 11 besteht oder umfasst zumindest ein dielektrisches Material, beispielsweise Siliziumdioxid. Die Passivierung 11 kann als Einzelschicht oder aus mehreren Schichten ausgeformt sein. Insbesondere weisen die mehreren Schichten unterschiedliche
Brechungsindizes in vertikaler Richtung auf. Durch die
Verwendung einer Passivierung 11 kann zudem die Absorption auf der Oberfläche des p-Anschlusskontakts reduziert werden. Figur 10 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
Ausschnittes eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform. Der optoelektronische
Halbleiterchip 100 der Figur 10 unterscheidet sich von dem optoelektronischen Halbleiterchip der Figur 6 dadurch, dass dieser eine zusätzliche transparente, elektrisch leitfähige Zwischenschicht 71 aufweist. Insbesondere ist die
transparente, elektrisch leitfähige Zwischenschicht 71 auf der p-dotierten Halbleiterschicht 5 angeordnet. Insbesondere sind die p-dotierte Halbleiterschicht 5 und die transparente, elektrisch leitfähige Zwischenschicht 71 direkt elektrisch und/oder mechanisch miteinander kontaktiert. Insbesondere reicht die transparente, elektrisch leitfähige
Zwischenschicht 70 an die Grabenkanten des Grabens 10 heran. Insbesondere ist die transparente, elektrisch leitfähige Zwischenschicht 71 nicht innerhalb des Grabens 10 angeordnet. Das Blockierelement 6 kann, wie in Figur 10 gezeigt, die Seitenflanken und die Grundfläche des Grabens 10 bedecken und sich zusätzlich zumindest teilweise auf der transparenten, elektrisch leitfähigen Zwischenschicht 71 erstrecken.
Innerhalb des Grabens 10 kann auf dem Blockierelement 6 die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 angeordnet sein . Insbesondere weist der optoelektronische Halbleiterchip 100 im Bereich der Grabenkanten eine Schichtenfolge in Richtung Strahlungsaustritt von n-dotierter Halbleiterschicht 3, aktiver Schicht 4, p-dotierter Halbleiterschicht 5,
transparenter, elektrisch leitfähiger Zwischenschicht 71, Blockierelement 6 und transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 auf.
Insbesondere sind die transparente, elektrisch leitfähige Zwischenschicht 71, das Blockierelement 6 und die
transparenten, elektrisch leitfähigen Schichten 7 in direktem mechanischem Kontakt zueinander. Die Verwendung einer
transparenten, elektrisch leitfähigen Zwischenschicht 71 bewirkt, dass die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 gut zur p-dotierten Halbleiterschicht kontaktiert werden kann, ohne einen großen elektrischen Widerstand zu erzeugen.
Die Kontaktfläche zwischen dem p-Anschlusskontakt 8 und der transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 7 wird stark gesteigert und damit der Schichtwiderstand reduziert. Das Blockierelement 6 steigert zudem aufgrund seiner
Ausgestaltung die Reflexionskoeffizienten und reduziert damit die Absorption an den Seitenflächen des p-Anschlusskontakts 8. Ferner ist der p-Anschlusskontakt innerhalb des Grabens 10 angeordnet und kann somit vor mechanischen Schäden während der Herstellung geschützt werden.
Figur 11 zeigt eine schematische Darstellung eines
Ausschnitts eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform. Der optoelektronische
Halbleiterchip 100 weist eine n-dotierte Halbleiterschicht 3, nachgeordnet eine aktive Schicht 4, nachgeordnet eine p- dotierte Halbleiterschicht 5, auf. Der optoelektronische Halbleiterchip 100 weist ferner einen Graben 10 auf, welcher sich über die p-dotierte Halbleiterschicht 5 über die aktive Schicht 4 in die n-dotierte Halbleiterschicht 3 erstreckt. Zusätzlich kann das Blockierelement 6 als Schicht ausgeformt sein und die p-dotierte Halbleiterschicht 5 zumindest
bereichsweise bedecken. Das Blockierelement 6 ist innerhalb des Grabens als Schicht ausgeformt und bedeckt die
Seitenflanken und Grundfläche des Grabens 10. Dem
Blockierelement 6 ist innerhalb des Grabens 10 der p- Anschlusskontakt 8 nachgeordnet, welcher als Verguss
ausgeformt ist und den Graben 10 vergießt. Dem
Anschlusskontakt 8 kann eine Barriereschicht 15 nachgeordnet sein. Die Barriereschicht 15 schützt den p-Anschlusskontakt 8. Der Barriereschicht 15 kann eine Verkapselung 16
nachgeordnet sein, die sowohl das Blockierelement 6, die Barriereschicht 15 als auch den p-Anschlusskontakt 8
überragt. Insbesondere schließt die Verkapselung 16 bündig linksseitig und rechtsseitig des Grabens 10 mit der p- dotierten Halbleiterschicht 5 ab. Insbesondere ist die
Verkapselung als Schicht ausgeformt.
Der Verkapselung 16 kann eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 nachgeordnet sein. Durch diese
Versiegelung oder Verkapselung können Metalle für den p- Anschlusskontakt 8, beispielsweise Silber oder Kupfer, verwendet werden, die sonst eine Elektromigration aufweisen würden. Silber weist einen hohen Reflexionskoeffizienten auf. Kupfer weist einen geringen Serienwiderstand auf. Als
Material für die Barriereschicht 15 und/oder Verkapselung 16 können Metalle verwendet werden. Insbesondere kann für beide ein Metall mit einem hohen Reflexionskoeffizienten,
beispielsweise Gold, verwendet. Damit kann ein optoelektronischer Halbleiterchip 100 bereitgestellt werden, der innerhalb eines Grabens 10 einen p-Anschlusskontakt 8 aufweist und somit diesen vor mechanischen Schäden während der Herstellung schützt. Das Blockierelement 6 reduziert die Absorption an den Seitenflächen des p-Anschlusskontakts 8. Wird ein Material als p-Anschlusskontakt mit einem hohen Reflexionskoeffizienten verwendet, beispielsweise Silber, dann muss die Dicke des Blockierelements 6 sowie der
Halbleiterschichten nicht gesteigert werden. Wird ein
Material als p-Anschlusskontakt 8 mit einem niedrigen
Serienwiderstand verwendet, beispielsweise Kupfer, dann wird die Spannung im Betrieb reduziert. Die Kontaktfläche zwischen dem p-Anschlusskontakt 8 und der transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 7 wird durch einen optoelektronischen Halbleiterchip 100 gesteigert und der Schichtwiderstand reduziert .
Figur 12 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
Ausschnitts eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform. Der optoelektronische
Halbleiterchip 100 weist eine n-dotierte Halbleiterschicht 3, eine aktive Schicht 4 und eine p-dotierte Halbleiterschicht 5 auf. Der optoelektronische Halbleiterchip 100 weist einen Graben 12 (im Folgenden zweiter Graben 12 genannt) auf, der sich zumindest teilweise in die n-dotierte Halbleiterschicht 3 erstreckt. Der zweite Graben 12 weist Seitenflanken 121 und eine Grundfläche 122 auf. Innerhalb des zweiten Grabens 12 ist ein n-Anschlusskontakt 9 angeordnet. Der zweite Graben 12 ist mit dem n-Anschlusskontakt 9 vergossen. Die Seitenflanken 121 des zweiten Grabens 12 sind mit einem Blockierelement 13 (im Folgenden zweites Blockierelement bezeichnet) bedeckt. Dabei können die gleichen Materialien verwendet werden, wie für das Blockierelement 6. Zusätzlich kann sich das zweite Blockierelement 13 auf der p-dotierten Halbleiterschicht 5 erstrecken. Die Grundfläche 122 des zweiten Grabens 12 ist frei von dem Blockierelement 13. Damit ist der n- Anschlusskontakt 9 mit zumindest der einen n-dotierten
Halbleiterschicht 3 elektrisch kontaktiert. Der zweite Graben 12 kann steile oder flache Seitenkanten aufweisen. Der n- Anschlusskontakt 9 kann beispielsweise mittels Sputtern innerhalb des zweiten Grabens 12 aufgebracht werden. Der zweite Graben 12 wird mit dem n-Anschlusskontakt 9
aufgefüllt.
Damit kann ein optoelektronischer Halbleiterchip 100
bereitgestellt werden, wobei der n-Anschlusskontakt 9 innerhalb des zweiten Grabens 12 versteckt ist und damit vor mechanischen Schäden während der Herstellung geschützt ist. Das zweite Blockierelement 13 steigert den
Reflexionskoeffizienten und reduziert damit die Absorption an den Seitenflächen des n-Anschlusskontaktes 9. Figur 13 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
Ausschnittes eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform. Der optoelektronische
Halbleiterchip 100 weist einen zweiten Graben 12 auf, in dem der n-Anschlusskontakt 9 angeordnet ist. Die Seitenflanken 121 des zweiten Grabens 12 sind mit einem zweiten
Blockierelement 13 bedeckt. Die Grundfläche 122 des zweiten Grabens 12 ist mit einer n-dotierten transparenten,
elektrisch leitfähigen Schicht 17 bedeckt. Der n- Anschlusskontakt 9 ist direkt auf der n-dotierten
transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 17 angeordnet. Direkt meint hier in direktem mechanischem und/oder
elektrischem Kontakt. Insbesondere ist die n-dotierte
transparente, elektrisch leitfähige Schicht 17 eine n- dotierte ITO-Schicht. Zusätzlich kann sich das zweite
Blockierelement 13 linksseitig und rechtsseitig des zweiten Grabens 12 auf der p-dotierten Halbleiterschicht 5
erstrecken. Der n-Anschlusskontakt 9 kann im Querschnitt eine rechteckige Form aufweisen. Der n-Anschlusskontakt 9 zeigt keinen direkten mechanischen Kontakt zum zweiten
Blockierelement 13.
Durch eine derartige Anordnung kann ein Halbleiterchip 100 bereitgestellt werden, wobei der n-Anschlusskontakt 9 innerhalb des zweiten Grabens 12 versteckt werden kann und somit vor mechanischen Schädigungen geschützt werden kann. Das zweite Blockierelement 13 erhöht den
Reflexionskoeffizienten und reduziert damit die Absorption an den Seitenflächen oder Seitenkanten des n-Anschlusskontakts
9. Die n-dotierte transparente, elektrisch leitfähige Schicht 17 erhöht die n-Kontaktfläche für den n-Anschlusskontakt 9 und reduziert damit den Schichtwiderstand. Figur 14 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
Ausschnittes eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer Ausführungsform. Der optoelektronische
Halbleiterchip 100 gemäß Figur 14 unterscheidet sich von der Figur 13 dadurch, dass zwischen der n-dotierten
Halbleiterschicht 3 und der n-dotierten transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht 17 zusätzlich ein zweites Blockierelement 13 innerhalb des Grabens auf der Grundfläche 122 des zweiten Grabens 12 angeordnet ist. Das zweite
Blockierelement 13 ist dabei partiell oder teilweise auf der Grundfläche angeordnet. Mit anderen Worten bedeckt es die
Grundfläche des zweiten Grabens 12 nicht vollständig. Damit ist gewährleistet, dass trotzdem Strom von dem n- Anschlusskontakt 9 zur n-Halbleiterschicht 3 fließen kann. Das zweite Blockierelement 13, welches auf der Grundfläche 122 des zweiten Grabens 12 angeordnet ist, steigert zudem den Reflexionskoeffizienten und reduziert damit die Absorption an der Grundfläche des n-Anschlusskontaktes 9. Die n-dotierte transparente, elektrisch leitfähige Schicht 17 steigert die n-Kontaktfläche und reduziert damit den Schichtwiderstand. Das zweite Blockierelement 13 steigert den
Reflexionskoeffizienten und reduziert den Absorptionsverlust an der Grundfläche des n-Anschlusskontakts 9.
Figur 15 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
Ausschnitts eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß einer Ausführungsform. Der optoelektronische Halbleiterchip 100 weist eine Halbleiterschichtenfolge 3, 4, 5 auf.
Innerhalb dieser Halbleiterschichtenfolge 3, 4, 5 ist ein zweiter Graben 12 angeordnet. Der zweite Graben 12 weist Seitenflanken 121 und eine Grundfläche 122 auf. Die
Seitenflanken 121 sind von einem zweiten Blockierelement 13 bedeckt. Innerhalb des zweiten Grabens 12 ist ein n- Anschlusskontakt 9 angeordnet. Der zweite Graben 12 ist mit diesem n-Anschlusskontakt 9 vergossen. Innerhalb des zweiten Grabens 12 ist auf der Grundfläche 122 eine n-dotierte transparente, elektrisch leitfähige Schicht 17 angeordnet. Das Ausführungsbeispiel der Figur 15 weist eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 auf, welche insbesondere p- dotiert ist. Ferner weist das Ausführungsbeispiel der Figur 15 eine transparente, elektrisch leitfähige Zwischenschicht 11 auf, welche auch p-dotiert ist. Dabei kann die Anordnung der beiden Schichten 7 und 71 analog, wie unter Figur 10 beschrieben, aufgebaut sein. Der n-Anschlusskontakt 9 kann innerhalb des zweiten Grabens 12 angeordnet sein. Das zweite Blockierelement 13 steigert den Reflexionskoeffizienten und reduziert damit die Absorption an den Seitenkanten des n- Anschlusskontaktes 9. Ferner steigert die transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 die Kontaktfläche und
reduziert damit den Schichtwiderstand. Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 107 577.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
100 optoelektronischer Halbleiterchip
1 Substrat
2 Pufferschicht
3 n-dotierte Halbleiterschicht
4 aktive Schicht
5 p-dotierte Halbleiterschicht
6 Blockierelement
7 transparente elektrisch leitfähige Schicht 8 p-Anschlusskontakt
9 n-Anschlusskontakt
10 Graben
101 Seitenflanken des Grabens
102 Grundfläche des Grabens
11 Passivierungsschicht
61 erste dielektrische Schicht
62 zweite dielektrische Schicht
63 dritte dielektrische Schicht
12 zweiter Graben
13 zweites Blockierelement
121 Seitenflanken des zweiten Grabens
122 Grundfläche des zweiten Grabens

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronischer Halbleiterchip (100), umfassend mindestens eine n-dotierte Halbleiterschicht (3) ,
mindestens eine p-dotierte Halbleiterschicht (5) und
eine zwischen der mindestens einen n-dotierten
Halbleiterschicht (3) und der mindestens einen p-dotierten Halbleiterschicht (5) angeordnete aktive Schicht (4),
wobei die p-dotierte Halbleiterschicht (5) mittels eines p- Anschlusskontakts (8) elektrisch kontaktiert ist,
wobei unterhalb des p-Anschlusskontakts (8) ein Graben (10) angeordnet ist, der sich zumindest teilweise in die p- dotierte Halbleiterschicht (5) erstreckt, wobei zumindest zwischen der n-dotierten Halbleiterschicht (3) und dem p- Anschlusskontakt (8) ein Blockierelement (6) angeordnet ist, das zumindest teilweise unterhalb des p-Anschlusskontakts (8) und zumindest teilweise innerhalb des Grabens (10) angeordnet ist, wobei das Blockierelement (6) elektrisch isoliert, wobei durch das Blockierelement (6) ein direkter Stromfluss
zwischen dem p-Anschlusskontakt (8) und den p- und n- dotierten Halbleiterschichten (3, 5) und der aktiven Schicht (4) verhindert ist.
2. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 1, wobei zwischen der p-dotierten Halbleiterschicht (5) und dem p-Anschlusskontakt (8) eine transparente, elektrisch
leitfähige Schicht (7) angeordnet ist, die sich unmittelbar in direktem elektrischem Kontakt befinden.
3. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei sich das Blockierelement (6) zusätzlich zumindest teilweise auf die p-dotierte Halbleiterschicht (5) erstreckt.
4. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Blockierelement (6), die transparente, elektrisch leitfähige Schicht (7) und der p-Anschlusskontakt (8) zumindest teilweise innerhalb des Grabens (10) angeordnet sind, wobei das Blockierelement (6) und die transparente, elektrisch leitfähige Schicht (7) sich zusätzlich zumindest teilweise auf der p-dotierten Halbleiterschicht (5)
erstrecken .
5. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei sich das Blockierelement (6) bis in die n-dotierte Halbleiterschicht (3) innerhalb des Grabens (10) erstreckt.
6. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Graben (10) eine trapezförmige Form im Querschnitt aufweist, wobei der Graben (10) mit dem Blockierelement (6) vergossen ist.
7. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei der p-Anschlusskontakt (8) im Querschnitt eine maximale Höhe aufweist, wobei der p-Anschlusskontakt (8) bis zu maximal zwei Drittel dieser maximalen Höhe über den Graben hinausragt .
8. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei der p-Anschlusskontakt (8) und/oder das Blockierelement (6) im Querschnitt den Graben (10) nicht überragen.
9. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Graben (10) Seitenflanken (101) und eine
Grundfläche (102) aufweist, wobei das Blockierelement (6) als Schicht ausgeformt ist und sowohl die Seitenflanken (101) als auch die Grundfläche (102) des Grabens (10) direkt bedeckt, wobei direkt nachgeordnet die transparente, elektrisch leitfähige Schicht (7) innerhalb des Grabens (10) angeordnet ist, wobei der p-Anschlusskontakt (8) innerhalb des Grabens (10) angeordnet ist.
10. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem
vorhergehenden Anspruch,
wobei der Graben (10) mit dem p-Anschlusskontakt (8)
vergossen ist und direkt mit der transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht (7) in Kontakt steht.
11. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
der eine Passivierungsschicht (11) aufweist, die in lateraler Ausdehnung zumindest den p-Anschlusskontakt (8) und das
Blockierelement (6) überdeckt, so dass zumindest der p- Anschlusskontakt (8) vor äußeren Einflüssen geschützt ist.
12. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Blockierelement (6) mindestens drei Schichten (61, 62, 63) aufweist, die mindestens eine erste dielektrische Schicht (61) aus einem ersten dielektrischen Material mit einem Brechungsindex nl und mindestens eine zweite
dielektrische Schicht (62) aus einem zweiten dielektrischen Material mit einem Brechungsindex n2 > nl aufweisen.
13. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Blockierelement (6) mindestens eines der
Materialien AI2O3, a205, Zr02, ZnO, SiNx, SiOxNy, S1O2,
1O2, Zr02, Hf02, Nb205 oder MgF2 aufweist.
14. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die laterale Ausdehnung des Grabens (10) in
Seitenansicht zumindest teilweise größer als die laterale Ausdehnung des p-Anschlusskontakts (8) ist.
15. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
das einen zweiten Graben (12) unterhalb eines n-
Anschlusskontakts (9) aufweist, der sich zumindest teilweise durch die p-dotierte Halbleiterschicht (5) in die n-dotierte Halbleiterschicht (3) erstreckt, wobei zumindest zwischen der n-dotierten Halbleiterschicht (3) und dem n-Anschlusskontakt (9) ein zweites Blockierelement (13) angeordnet ist, das zumindest teilweise innerhalb des zweiten Grabens (12) angeordnet ist.
16. Optoelektronischer Halbleiterchip (100), umfassend mindestens eine n-dotierte Halbleiterschicht (3) ,
mindestens eine p-dotierte Halbleiterschicht (5) und
eine zwischen der mindestens einen n-dotierten
Halbleiterschicht (3) und der mindestens einen p-dotierten Halbleiterschicht (5) angeordnete aktive Schicht (4), wobei die n-dotierte Halbleiterschicht (3) mittels eines n- Anschlusskontakts (9) elektrisch kontaktiert ist,
wobei unterhalb des n-Anschlusskontakts (9) ein Graben (12) angeordnet ist, der sich zumindest teilweise in die n- dotierte Halbleiterschicht (3) erstreckt, wobei zumindest zwischen der p-dotierten Halbleiterschicht (5) und dem p- Anschlusskontakt (9) ein Blockierelement (13) angeordnet ist, und zumindest teilweise innerhalb des Grabens (12) angeordnet ist, wobei das Blockierelement (13) elektrisch isoliert, wobei der Graben (12) Seitenflanken (121) aufweist, wobei zumindest die Seitenflanken (121) des Grabens (12) mit dem Blockierelement (13) bedeckt sind,
wobei das Blockierelement (13) mindestens drei Schichten (61, 62, 63) aufweist, die mindestens eine erste dielektrische Schicht (61) aus einem ersten dielektrischen Material mit einem Brechungsindex nl und mindestens eine zweite
dielektrische Schicht (62) aus einem zweiten dielektrischen Material mit einem Brechungsindex n2 > nl aufweisen, und wobei die aktive Schicht zur Emission von Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge λ eingerichtet ist, wobei für die Dicke dl der mindestens einen ersten dielektrischen Schicht nl*dl ^ 0,7 λ/4 und für die Dicke d2 der mindestens einen zweiten dielektrischen Schicht n2*d2 > 0,7 λ/4 gilt.
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